ATSB1904 Körper-Konstitution

Vorteile von Körperkonstitutionen im Sport

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Veranstaltung Aktuelle Themen der Sportbiomechanik
Autor(en) Alexander, Giuliano, Magnus
Bearbeitungsdauer 45 min
Status Finalisiert
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Einleitung

„Zu viele Muskeln machen dich auf dem Platz zu langsam!“ So oder so ähnlich könnte die Aussage eines Fußballtrainers noch vor einigen Jahren gewesen sein. So geht der Trend heute, vor allem im Angriff und in der Verteidigung, doch immer mehr zu großen, körperlich kräftigeren Spielern wie Romelu Lukaku, Cristiano Ronaldo oder Jerome Boateng. Doch auch kleinere, quirlige Mittelfeldspieler wie Lionel Messi gehören trotz einer Körpergröße von gerade einmal 1,70m zur Weltspitze. Schnell wird klar dass die Position häufig mit der Körperkonstitution korreliert. Doch wie sieht das in anderen Sportarten aus? Turner sind kräftig mit kurzen Gliedmaßen, Schwimmer haben einen langen Torso mit schmalen Hüften und große Hände und die erfolgreichsten Läufer sind groß, schlaksig, mit definierten Körperregionen und aus Kenia. Doch bestimmt die Körperkonstitution, oder sogar die Herkunft oder der Genpool wirklich den Erfolg in einer bestimmten Sportart oder auf einer bestimmten Position einer Sportart?

Immer wieder brechen Leute die vermeintlichen Einstiegsbarrieren und werden „against all odds“ erfolgreiche Sportler obwohl ihr Körper dabei vermeintlich nur wenige Vorteile oder sogar Nachteile bringt. Wie sollte man sonst in ihrere Sportart großartige Spieler wie Lionel Messi, Philipp Lahm (Fußball) oder Drew Brees (American Football) erklären? Umgekehrt schaffen es immer wieder Underdogs, gerade aufgrund ihrer körperlichen Voraussetzung in ihrem Sport erfolgreich zu werden, obwohl die restlichen Voraussetzungen dagegen sprechen. Die Story des American Footballspieler Michael Oher ist wohl bestens durch den Film „Blind Side“ bekannt geworden, und auch dort wird kurz beschrieben wie der perfekte Left Tackle aussieht:

„The ideal left tackle is big,but a lot od people are big. He is wide in the butt and massive in the thighs. He has long arms, giant hands and feet as quick as a hiccup. This is a rare and expensive combination the need for which can be traced to that Monday night game“ http://www.script-o-rama.com/movie_scripts/b/the-blind-side-script-transcript.html

Doch wie groß ist der Vorteil, der allein durch die körperliche Verfassung und Veranlagung entsteht tatsächlich? Diese Frage soll im Folgenden anhand von bestimmten Beispielen geklärt werden.

verfasst von Alexander



Körperbautypen

In der Konstitutionslehre unterscheidet man typischerweise die drei Körperbautypen Ektomorph, Mesomorph und Endomorph, welche auch Somatotypen genannt werden. Der Begriff „Somatotyp“ steht für eine Vielzahl von verschiedenen Methoden, die alle auf das ursprüngliche Konzept SHELDONS (1940) zurückgehen. Die Konstitutionslehre nach Sheldon behauptet, dass der Somatotyp eines Menschen genetisch vorbestimmt ist und das ganze Leben hindurch einen vorbestimmten Verlauf zeigt. Das Erscheinungsbild des Menschen verändere sich durchaus im Laufe des Lebens, sein Somatotyp bleibe jedoch bestehen. Zur Bestimmung des Somatotyps verwendet Sheldon eine Vielzahl von Messverfahren, welche die Verhältnisse zwischen verschiedenen Körpermaßen und Körpereigenschaften beschreiben (z.B. Verhältnis zwischen Körperhöhe und Gewicht) (Fiesel, 2000, S. 5 – 9). Eine Erweiterung dieser Form der Somatotypisierung stellt die Theorie von HEATH und CARTER dar. Der Somatotyp wird nach ihnen durch eine dreistellige Zahl ausgedruckt, deren Ziffern, durch Bindestriche miteinander verbunden, immer in der gleichen Reihenfolge angeordnet sind. Jede der Ziffern bezieht sich auf eine der drei Komponenten Endomorphie, Mesomorphie und Ektomorphie (siehe Abbildung 1). Heath und Carter erweitern Sehldons System indem sie die dreistelligen Zahlen auf den Maximalwert 10, statt 7, erweitern. Dadurch wird dieses Verfahren besonders für Sportler interessant, da diese oftmals überdurchschnittliche Mesomorphiewerte aufweisen (Frietsche, 2006, S. 56).

Abbildung 1: Konstitutionstypenschema nach Sheldon (Quelle: Frietsche, 2006, S. 56).

Endomorphie beschreibt das Niveau des Fettanteils, auf einer Skala, welche durch den höchsten und niedrigsten jemals festgestellten Werten bewegt. Hohe Endomorphiewerte weisen auf einen Körperbau mit einem hohen Fettanteil hin, niedrige Werte auf einen geringen Fettanteil hin. Weitere Charakteristika sind eine rundliche Statur sowie Schwierigkeiten bei der Verringerung des Körperfettanteils (Fiesel, 2000, S. 8; Frietsche, 2006, S. 55). Menschen, welchen Mesomorphie zugeschrieben wird, weisen typischerweise ausgeprägte Muskeleigenschaften auf. Definiert wird dieser Wert durch die fettfreie Körpermasse in Relation zur Körperhöhe. Geringe Mesomorphiewerte können auf einen leichten Knochenbau hinweisen, wohingegen eine deutliche muskuloskelettale Entwicklung bei Menschen mit hohen Mesomorphiewerten erkennbar ist. Ein hoher Grad an Mesomorphie ist häufig bei Athleten zu erkennen (Fiesel, 2000, S. 8 – 9; Frietsche, 2006, S. 55). Die Ektomorphie beschreibt die Länge des Individuums in Relation zum Körperbau. Ektomorphe Menschen sind typischerweise sehr lang und dünn mit wenig Körperfett. Dies führt zu schmalen Gelenken und Hüften. Niedrige Ektomorphiewerte werden durch kurze Extremitäten und ein niedriges Körperhöhe-Gewichts-Verhältnis repräsentiert (Fiesel, 2000, S. 9; Frietsche, 2006, S. 55).

Somatotyp und sportliche Leistungsfähigkeit

Die Zuordnung in das Raster der Somatotytpen stellt eine Methode dar, um die Beziehungen zwischen dem Körperbau und der sportlichen Leistung sowie konditionellen Fähigkeiten zu untersuchen. Nur sehr wenige Menschen lassen sich zu 100% einem der Konstitutionstypen zuordnen. Bei bestimmten Sportlergruppen lassen sich jedoch häufig typische Mischformen nachweisen (Frietsche, 2006, S. 56). Untersuchungen von Bale (1986, S. 187 – 198) zeigen, dass Mittel- und Langstreckenläufer niedrigere Mesomorphiewerte aufweisen als andere Sportler. Weiterhin zeigen diese Athleten höhere Ektomorphiewerte als z.B. Fußballspieler, Schwimmer, Sprinter, oder Gewichtheber. Am auffälligsten ist dies im Vergleich zur Gruppe der Gewichtheber (Fiesel, 2000, S. 32). Bale beschreibt weiterhin, dass ein hoher Mesomorphiewerte und eine große fettfreie Körpermasse für jene Sportarten wichtig sind, die eine hohe Kraftkomponente erfordern (z.B. Gewichtheben oder Turnen). Ein eher schlanker Körperbau hingegen erweist sich vor allem für Sportler von Vorteil, die lange Belastungen im Steady-State erbringen (z.B. Langstreckenläufer) (Fiesel, 2000, S. 32). Auf sehr hohem Leistungsniveau kann der Somatotyp eines Sportlers als Auswahlkriterium für sportliche Erfolge gelten. Je enger das Leistungsniveau innerhalb einer Sportart ist, desto geringer sind die somatotypischen Unterschiede. Zwischen einigen Sportarten gibt es deutliche somatotypische Unterschiede, zwischen anderen aber auch Ähnlichkeiten. Zudem können Hochleistungsathleten bestimmte Somatotypen aufweisen, welche gewöhnliche Sportler nicht zeigen. Studien zur Beziehung zwischen sportlicher Leistung und Somatotyp zeigen, dass diese beeinflusst wird von der Art der sportlichen Leistung und dem Leistungsniveau. Eines von vielen Merkmalen eines Topathleten ist sein für die Sportart charakteristischer Körperbau (Fiesel, 2000, S. 32).

verfasst von Magnus



Der „perfekte Schwimmer“ Michael Phelps

Abbildung 2: Körperrelationen von Schwimmern (Quelle: Nach eigener Ausarbeitung.

Neben seiner unfassbar ehrgeizigen Arbeitsmoral und seines unbrechbaren Willens ist Michael Phelps´ Körper sein größter Vorteil gegenüber anderen Athleten. Michael Phelps´ Körperabmessungen sind beinahe wie für das Schwimmen ausgerechnet. Durch seine Konstitution hat er eine hydrodynamische Stromlinienform und einen signifikant höheren Antrieb als die meisten seiner Mitstreiter. Mit einer Körpergröße von 1,93m ist er mit Sicherheit nicht der größte Schwimmer, jedoch ist seine Armspanne mit über 2,00m unproportional hoch zu seiner Körpergröße. Normalerweise ist die Armspanne eines Menschen in etwa so lang wie seine Körpergröße. Dies verschafft Phelps einen längeren Hebel und eine größere Reichweite pro Armzug als dies bei anderen Athleten seiner Größen-und somit auch Gewichtsordnung der Fall ist. Auch sein Torso ist überproportional lang und hat in etwa die Ausmaße einer Person die 2,04m groß ist. Dies, in Kombination mit vergleichsweise kurzen unteren Extremitäten, „streckt“ den Körper und reduziert den Wasserwiderstand auf ein Minimum, während der Schleppwiderstand seiner vergleichsweise kurzen Beine ebenfalls viel geringer ist, als bei anderen Schwimmern seiner Größe. Nicht nur sind seine Handflächen und Füße extrem groß, Michael Phelps trägt Schuhgröße 48, sondern auch seine Fußgelenke sind hypermobil. Auch hier ergibt sich daraus eine größere Bewegungsamplitude und erlaubt einen flossenartigen Beinschlag, der in einem erhöhten Vortrieb resultiert.

https://www.businessinsider.de/michael-phelps-rio-olympics-body-swimming-2016-8?r=US&IR=T

https://www.scienceabc.com/sports/michael-phelps-height-arms-torso-arm-span-feet-swimming.html


verfasst von Alexander


Exkurs: Der Affenindex im Klettern

Stützend zu den vorausgehenden Erkenntnissen etablierte sich in der sportwissenschaftlichen Literatur der Begriff des Affenindexes oder im Englischen: Ape-Index. Dieser Begriff beschreibt das Verhältnis der Spannweite der Arme zur Körpergröße. Ursprünglich aus dem Sportklettern kommend, verbreitete sich der Begriff zunehmend auch in anderen Sportarten in denen ein hoher Ape-Index von Vorteil ist wie zum Beispiel Schwimmen oder Basketball.

Laut einer deutschen Klettererbefragung liegt der durchschnittliche Affenindex bei Kletterern bei etwa 1,02, was dem allgemein angenommenen Bevölkerungsdurchschnitt von 1 nahe kommt. Hierbei stellte sich auch heraus, dass bei eher kleingewachsenen Menschen der Affenindex teilweise unter 1 liegt, während bei größeren Menschen der Index tendenziell höher ausfällt.

Untersuchungen ergaben jedoch, dass der Affenindex selbst bei der größtmöglichen Griffweite keinen Einfluss auf die Kletterleistung hat, und somit auch Kletterer mit geringerem Affenindex hohe Leistungen erzielen können. Da Klettern eine sehr komplexe Sportart ist, bei der die verschiedenen Bewegungen selten identisch sind, kann man diese Ergebnisse nicht unbedingt auf andere Sportarten wie das Schwimmen übertragen, bei denen die Bewegungsabläufe zyklisch und identisch sind.

P. B. Watts, L. M. Joubert, A. K. Lish, J. D. Mast, B. Wilkins: Anthropometry of young competitive sport rock climbers. In: British Journal of Sports Medicine. Nr. 37, 2003

Affenindex in: Motionontherocks. 17.August 2007, abgerufen am 08.August 2018. http://motionontherocks.blogspot.com/2007/08/affenindex.html


verfasst von Alexander


Biomechanische Aspekte des Kraulstils beim Schwimmen

Laut Krause (2001) verändert sich die Schwimmgeschwindigkeit direkt proportional zu den Veränderungen sowohl des Zyklusweges als auch der Zyklusfrequenz. Die Größe von Zyklusweg und -frequenz sind abhängig von:

  • Körpergröße
  • Technikniveau (Antriebsweg)
  • Reduktion von bewegungshemmenden Widerständen
  • Kraftimpuls (Maximalkraftniveau des Schwimmers)
  • neuromuskuläre Steuerung (Innervationsgeschwindigkeit).
Tabelle 1: Gleiche Geschwindigkeit bei unterschiedlichem Zyklusweg und Zyklusfrequenz: (Krause, 2001)
Schwimmer Geschwindigkeit (m/s) Frequentz (Züge/min) Zyklusweg (m)
A 1,5 48 1,88
B 1,5 52 1,73
C 1,5 56 1,61

Demnach muss ein Schwimmer mit kürzerer Armzuglänge eine höhere Frequenz schlagen um dieselbe Geschwindigkeit zu erreichen. Bei einer höheren Frequenz multiplizieren sich stets auch Ineffizienzen, die zu einem vergleichsweise höheren Kraftaufwand für die gleiche Geschwindigkeit führen. Daraus resultiert der Vorteil der erhöhten Armzuglänge, die durch die tatsächliche Spannweite, bzw. Armlänge des Schwimmers limitiert ist. Schwimmer B hat einen Zyklusweg von 1,73 und muss, um auf die gleiche Geschwindigkeit wie Schwimmer A mit einem Zyklusweg von 1,88 zu kommen, vier Züge mehr ausführen. (Krause, 2001)

Ein weiterer Aspekt der Michael Phelps neben seiner Armlänge wortwörtlich „in die Hände spielt“ ist seine vergrößerte Handfläche. Denn der Druckanteil der für die Geschwindigkeit des Schwimmers im Wasser zuständig ist, ist der sogenannte Staudruck (q). Dieser setzt sich zusammen aus der Kraft die pro Fläche, die aufgewandt wird. Multipliziert man den Staudruck mit der wirksamen Fläche, also der Handfläche, so ergibt sich die Staukraft, die abzüglich der resultierenden Restkraft, den Druckwiderstand ergibt.

Abbildung 3: Druckverhältnisse (Quelle: Reischle, 1988)

Dies verdeutlicht die Signifikanz der Größe der Handfläche für den Vortrieb des Schwimmers. (Reischle, 1988)


verfasst von Alexander


Biomechanische Aspekte des Angriffsschlags beim Volleyball

Der Armschwung beim Volleyballangriffsschlag soll es dem Angreifer ermöglichen, den Ball am höchstmöglichen Punkt zu treffen und seine maximale Schlagkraft zu entwickeln. Diese Aussage beinhaltet, dass entweder durch einen sehr hohen Sprung diese Höhe erreicht wird oder eben durch die Körpergröße. Der Vorteil ist hier klar durch die Körpergröße und lange Gliedmaßen gegeben. In dem folgenden Beispielvideo wird ein Angriffsschlag gezeigt, der nahezu mit perfekter Technik ausgeführt wird.

Weil jedoch nicht nur dieser offensichtliche Vorteil hier eine Rolle spielen soll, gehen wir nun näher auf die biomechanischen Aspekte ein. Ein Langer Arm erzeugt mehr Schlagkraft als ein Kurzer! Das ist zumindest der weit verbreitete Glaube. Spätestens nach dem Anschauen des Beispielvideos, indem der 2 Meter große Georg Grozer seinen Angriffsschlag präsentiert, steht diesem Glaube nichts mehr im Wege. Fest steht das die Geschwindigkeit der Hand bei Ballkontakt bestimmt wie fest der Schlag letztendlich ist. Das lässt sich an Abbildung 4 gut veranschaulichen.

Abbildung 4: Zeitlicher Verlauf der Geschwindigkeit von Schulter-, Ellenbogengelenk und Mittelhand beim Schmetterschlag Quelle: Kollath (1996), S.164.

Rechnen wir das doch einmal durch:

Sagen wir, um den die Schlagkraft F eines kurzen Armes mit dem eines Langen zu vergleichen nehmen wir ein konstantes Drehmoment D in der Schulter und der Beschleunigungsweg ist grob heruntergebrochen eine halbe Kreisbahn. Also ist die Strecke s bei einer Armlänge von l:

\begin{align*} s=2*\pi*l \end{align*}

und die Kraft die wir Messen wollen:

\begin{align*} F = \frac {D}{l} \end{align*}

Außerdem ist die Kraft, die auf den Ball bei Kontakt einwirkt.

\begin{align*} F = m*a \end{align*}

Dann spielen die Masse und die Beschleunigung hier eine Rolle. Stellen wir nun nach a um, so bekommen wir:

\begin{align*} a = \frac {F}{m} \end{align*}

Die Geschwindigkeit und die Strecke bei einem Beschleunigungsweg werden allgemein beschrieben mit:

\begin{align*} v = a*t \end{align*}

und

\begin{align*} s = ½*a*t^2 \end{align*}

Stellt man das nun nach t um, so entsteht:

\begin{align*} t = \sqrt{ \frac {2*s}{a}} \end{align*}

Das eingesetzt in die Geschwindigkeitsformel ergibt:

\begin{align*} v = a*\sqrt{ \frac {2*s}{a}} = \sqrt{2*s*a} \end{align*}

Setzt man nun in diese Formel die nach a umgestellte Kraftformel ein entsteht:

\begin{align*} v = \sqrt{ \frac {2*s*F}{m}} \end{align*}

hier wiederum die Drehmomentsformel eingesetzt ergibt:

\begin{align*} v = \sqrt{\frac {2*s*D}{l*m}} \end{align*}

Letztlich setzen wir den Beschleunigungsweg ein:

\begin{align*} v = \sqrt{\frac {2*2*\pi*l*D}{l*m}} = \sqrt{\frac {4*\pi*D}{m}} \end{align*}

Die Armlänge l hat sich weggekürzt und somit steht fest, dass die Armlänge keine Rolle bei der Berechnung der Geschwindigkeit der Hand bei Ballkontakt spielt. Denn die brauchen wir bei der Berechnung des Impulses P

\begin{align*} P = m*v \end{align*}

Warum bleibt die Annahme, dass der Angriffsschlag eines langen Armes aber so viel Kräftiger ist bestehen? Die Antwort könnte in einem weiteren Wiki-Projekt thematisiert werden, das sich mit ausschließlich dieser Thematik beschäftigt. Unter dem Hintergrund allein die Armlänge verantwortlich für einen härteren schlag zu machen ließ sich hier keine Lösung finden.

verfasst von Giuliano



Zusammenfassung und Ausblick

Die Konstitutionslehre (z.B. nach Sheldon) unterscheidet drei arten von Körperbautypen, Somatotypen genannt. Die Ausprägung des Somatotyps eines Menschens kann Auswirkungen auf dessen körperliche Leistungsfähgikeit, und somit auch die sportliche Leistungsfähigkeit haben. Bei einigen Sportlergruppen lassen sich, besonders im Hochleistungsbereich, signifikante Ähnlichkeiten in der Ausprägung des Somatotyps erkennen. Ein Beispiel dafür ist der Körperbau von Michael Phelps als Profi-Schwimmer. Seine Körperkonstitution verschafft ihm Vorteile die Ausschlaggebend für Bestzeiten sind. Auch Georg Grozer hat als Profi-Volleyballer durch seine Körpergröße und seine langen Arme einige Vorteile, jedoch hat die Armlänge, wie sich herausgestellt hat, keinen direkten Einfluss auf die Schlaghärte. Weitere Analysen in diesem Bereich wären von großem Interesse. So könnte erforscht werden ob es in anderen Sportarten auch von Vorteil ist einen bestimmten Körperkonstitutionstypen zu haben.


Themenvorschläge für Folge-Wikis

  1. Beeinflusst das Training einer bestimmten Sportdisziplin den Somatotyp im Laufe des Lebens oder ist dieser unveränderbar?
  2. Biomechanik des Gewichthebens & Konstitutionstypische Merkmale im Hochleistungsbereich


verfasst von Giuliano


Fragen

<spoiler | 1. Frage 1 ?> Welche körperlichen Eigenschaften verschaffen Michael Phelps Vorteile beim Schwimmen? </spoiler>

<spoiler | 2. Frage 2 ?> Welche Auswirkungen hat ein langer Arm beim Volleyball Angriffsschlag auf die Schlagkraft? </spoiler>

<spoiler | 3. Frage 3 ?> Sheldon unterscheidet in seinem System drei Körperbautypen, den sogenannten Somatotypen. Wie lauten diese? </spoiler>

Literatur

Bale, P. (1986). The relationship of somatotype and body composition to strength in a group of men and women sport science students. In Day, J. A. P. (Hrsg.), Perspectives in Kinanthropometry (187-198). Illinois: Human Kinetics Publishers.

Fiesel, R. (2000). Somatotypische und sportmotorische Entwicklungsverläufe von Jungen im Alter von 6 - 16 Jahren unter Einfluß eines dreijährigen Schwimm- und Wasserballtrainings. Ort: Universität Dortmund, Fachbereich Musik, Gestaltung, Sport und Geographie.

Fritzsche, J. (2006). Sportanthropologische Untersuchungen zur Konstitutionstypologie von Kampfkünstlern der Sportart Karate (Elitekarateka). Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften. Ort: Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main, Fachbereich 15 Biologie und Informatik.

Hochmuth, G. (1967). Biomechanik sportlicher Bewegungen. Frankfurt (a. M.): Limpert-Verlag GmbH.

Kollath, E. (1996). Bewegungsanalyse in den Sportspielen. Kinematisch-dynamische Untersuchungen mit Empfehlungen für die Praxis. Köln: Sport & Buch Strauß.

Krause S. (2001). Die Frequenztreppe als Diagnoseinstrument in verschiedenen Trainingsphasen des leistungssportlichen Schwimmens. in: Leistungssport 6/2001.

Reischle, K. (1988). Biomechanik des Schwimmens. Bockenem: Fahnemann-Verlag.

Watts et al. (2003). Anthropometry of young competitive sport rock climbers. In: British Journal of Sports Medicine. Nr. 37, 2003.


biomechanik/aktuelle_themen/projekte_ss19/atsb1905.txt · Zuletzt geändert: 19.11.2020 16:25 von Rustam Galljamov
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